Gece asırlardır “yıldızlı” kelimesi ile betimlenmiştir, ancak 20.yy’ın ikinci yarısından itibaren bu betimlemenin yavaş yavaş geçersizleştiğini görüyoruz. Ne de olsa buna artık alışmış sayılırız, çoğumuz gece sokakta yürürken yukarılarda Samanyolu’nu görmeyi ummuyor, tersine şehir dışında gökyüzününün akıl almaz güzelliğini gördüğümüz zaman bunu şaşkınlıkla karşılıyoruz. Bunun tek sebebi ışık kirliliğidir. Ses kirliliği, hava kirliliği, su kirliliği gibi diğer kirlilik türleri gibi bu kirliliğin de en önemli sebebi olarak nüfus artışı ve teknolojinin gelişmesi gösterilebilir. Ne yazıktır ki diğer kirliliklerin ciddiye alındığı kadar ciddiye alınmayan bir kirlilik türüdür ışık kirliliği. Bu yazıda ışık kirliliğinin astronomi için neden bu kadar büyük sorun olduğunu, etkisini nasıl azaltabileceğimizi ve gelecekte bizi ne şekilde etkileyeceğini anlatacağım.
Işık Kirliliğinin Sebebi nedir?
Sebebi basit olarak ışık yayan her şeydir. Diğer kirlilik türlerinin aksine ışık kirliliğinde kabul edilebilir seviye yoktur. Her seviyede yapay ışık, ışık kirliliği yaratır. Bunu hava kirliliği ile karşılaştırmak gerekirse: açık havada 250-350 ppm CO2 oranı normal bir orandır ve kirlilik olarak adlandırılamaz. 350 ppm C02 seviyesinin altındaki tüm değerler kabul edilebilir ve zararsızdır. Bulunduğunuz ortamda 300 ppm CO2 seviyesi varsa,bu değeri 250 ppm yapmanın size pek bir artısı olmaz. Işık kirliliğinde durum böyle değildir. Bulunduğunuz ortamdaki en loş ışık bile gözlemlerinize olumsuz etki yapar, ideal ışık seviyesi “0”‘dır.
Işık yayan her şey, ışık kirliliği yaratır ama tabi ki de stadyum LED’lerinin etkisi ile kapatılmayı unutulmuş bir ampulün etkisi aynı değildir. Işık kirliliği ile ilgili hatırlanması gereken diğer önemli nokta da, asıl zararı veren şeyin etraftaki 1-2 parlak ışık kaynağının değil de, bulunduğunuz bölgedeki büyük küçük tüm ışık kaynaklarının toplamı olduğudur. Yani İstanbul’da gökyüzüne baktığınız zaman yıldız görememenizin sebebi etraftaki 2-3 parlak fener değil, şehirdeki tüm fenerlerin, LED tabloların üst üste binerek oluşturduğu toplam etki. Bu sebepten dolayı bir yerde ışık kirliliğini kolay kolay azaltamazsınız. Oturduğunuz yerden daha fazla yıldız görmek istiyorsanız tüm şehrin ışıklandırma planını değiştirmeniz gerekir.
Işık Kirliliğinin Gökyüzü Gözlemine Etkisi
Peki ışık kirliliği neden gökyüzü gözlemini bu kadar olumsuz etkiliyor? Cevap “Gündüz neden yıldızları göremiyoruz?” sorusuna vereceğimiz cevap ile aynı. Aslında ışık ve ses arasında bir bağlantı kurmak istersek cevabın “Gürültülü ortamda neden karşımızdakini duymakta zorlanırız?” sorusunun cevabı ile de aynı olduğunu görebiliriz. Bizim için anlam taşımayan her türlü sinyal “gereksizdir”. Bu “gereksiz arkaplan sinyallerinin” diğer ismi gürültü’dir. Gürültü her zaman asıl algılamayı hedeflediğimiz sinyalleri algılamamızı zorlaştırır. Karşılıklı sohbette gürültü, etrafta gereksiz ses çıkaran her şeydir ve bu arkadaşımızın dediklerini anlamamızı zorlaştırabilir. Gökyüzü gözleminde ise yıldızlar,galaksiler ve gezegenler dışında ışık yayan her şey gürültü’dir. Gündüz yıldızları görmeyi hedeflersek, Güneş ışığı çok kuvvetli bir gürültü oluşturur, o kadar kuvvetli ki en parlak yıldızları bile seçemeyiz. Gece ise, o kadar kuvvetli olmasa da, şehirlerin yaydığı ışık aynı şekilde gürültü oluşturup gökyüzündeki cisimlerin görünebilirliğini azaltıyor. Karanlık bir gökyüzünde çıplak gözle görülebilen Andromeda’yı şehirden teleskopsuz seçememenizin sebebi de budur.
Tüm gökcisimlerin görünülebilirliği ışık kirliliğinden aynı derecede etkilenmez. Örneğin yapacağınız Ay gözlemininin kalitesi pratik olarak ışık kirliliğinden bağımsız olmasına karşın, nebula(bulutsu) gözlemleri ışık kirliliğinden çok olumsuz etkilenir. Genel kural itibari ile parlak cisimler ışık kirliliğinden daha az etkilenir. Aşağıdaki tabloda farklı tür gökcisimlerin ışık kirliliğinden ne derece etkilendiğini özetledim.
| No | Tür | Etkilenme derecesi | Örnek |
| 1 | Ay | Etkilenmiyor | Ay |
| 2 | Gezegenler | Minimal | Venüs, Mars |
| 3 | Yıldızlar | Orta | Deneb |
| 4 | Açık Yıldız Kümeleri | Orta | Messier 39 |
| 5 | Gezegenimsi Nebulalar | Yüksek | Ring Nebula |
| 6 | Küresel Yılsız Kümeleri | Yüksek | Messier 13, Messier 92 |
| 7 | Gökadaları | Çok Ciddi | Andromeda Gökadası |
| 8 | Salma ve Yansıma Bulutsuları | Katastrofik! | Messier 78
|
Gördüğünüz gibi etkilenme ölçütü parlaklıktır. Aslında parlaklık yerine “yüzey parlaklığı” demek daha doğru olur. Yazının ileriki bölümünde “yüzey parlaklığı” kavramını açıklayıp neden daha düşük yüzey parlaklığına sahip gökcisimlerinin ışık kirliliğine karşı daha savunmasız olduklarını açıklayacağım.
Sonraki bölüme geçmeden önce çok önemli bir not düşmek istiyorum. Işık kirliliği sadece bir gökcisminin teleskopla veya dürbün ile görülüp görünmeyeceğini değil aynı zamanda nasıl görüneceğini de etkiliyor. Örneğin 10” bir teleskopla Andromeda Galaksisi’ni hem şehirden hem de karanlık bir köyden de görebilirsiniz ancak karanlık yerden gökadayı çok daha detaylı ve parlak görürsünüz.
Biraz Teknik Detay: Yüzey Parlaklığı
Bu bölüme başlamadan bir kavramı açıklamam gerekiyor: açısal uzunluk. Bildiğimiz üzere günlük hayatta cisimlerin gözümüze ne kadar büyük göründükleri sadece cisimlerin ne kadar büyük olduğuna değil aynı zamanda cisimlerin bizden ne kadar uzakta olduğuna da bağlıdır. Uzakta olan ve boyutları geniş olan bir cisim ile yakında olan fakat ufak olan bir cisim gözümüze aynı boyuttaymış gibi görünebilir. Bu sebeple bir cismin gerçek boyutlarını değil de bize ne kadar büyük göründüğünü ölçebilecek bir büyüklük de tanımlamamız gerekir. Bu büyüklük cismin bize uzaklığının ve mutlak olarak ne kadar büyük olduğunun bir fonksiyonu olmalıdır. İşte bu büyüklük açısal uzunluktur. Açısal uzunluk cismin uzaklığının ve büyüklüğünün trigonometrik fonkisyonudur. Bir cismin gözün görüş alanının ne kadarlık bir kısmını taradığının doğrudan bir ölçütüdür. Bir cismin açısal uzunluğu verilmiş ise göze ne kadar büyük görüneceğini kestirmek için başka parametre bilinmesine ihtiyaç yoktur. Şimdi ana konuya geçelim.
Yıldızlar bildiğimiz gibi gökyüzünde parlak noktalar olarak görünüyorlar. Teleskopla ne kadar büyütürsünüz büyütün yıldızlar hep nokta olarak görüneceklerdir. Bunun sebebi bizden çok uzakta olmaları. Bugüne kadar tespit edilebilmiş en büyük yıldız, devasa 1 milyar km’lik yarıçapı ile VY Canis Majoris’tir. 1 Milyar km kulağa devasa gelebilir(öyledir de) fakat bu değeri yıldızın bize uzaklığı ile karşılaştırdığımız zaman 1 milyar km gerçekten de bir hiçtir. Aşağıda bununla alakalı ufak bir hesap yapalım:
Not: 1 Işık Yılı = 9.5×1012 km
Ryıldız= 109 km = 0.000105 Işık yılı
Uzaklık=4892 Işık Yılı
Uzaklık/(Ryıldız)= ~ 46 milyon
arctan(1/46 milyon) = 0.00000125 derece=A
2*A=0.0000025 derece
Yani bu yıldız gökyüzünde sadece 0.0000025 derecelik çaplı bir daire kadar alan tarıyor. Üstelik evrendeki en büyük yıldız olduğunu düşündüğümüz VY Canis Majoris’in yarıçap değerini kullandım ki Güneş gibi ‘normal’ yıldızlar bundan 1000 kat daha ufak. Bu sayılar size anlam ifade etmiyorsa aklınızda şu canlandırmayı yapabilirsiniz: 1 liralık bozuk paraya 60 metre uzaklıktan bakılırsa yaklaşık 0.025 derecelik bir çapı olan daire görünür. İnsan gözünün seçebileceği en küçük açısal uzunluk 0.02 derece civarındadır yani bu bozuk para seçilebilirlik sınırındadır. Bunun geldiği anlam ise şu: gökyüzündeki en büyük yıldızlardan birisi olan VY Canis Majoris bile 60 metre uzaklıktaki bozuk paradan 10000 kat daha ufak görünüyor ve bu yıldızı nokta olarak değil de küçük bir daire olarak görmeye başlamak için 10000 civarı büyütme gerekiyor. Bu büyütme yeryüzündeki bir teleskop için pratik olarak ulaşılamazdır.
Fakat yıldızlar gökyüzündeki tek gökcismi türü değillerdir elbette. Bulutsular, gökadaları, küresel yıldız kümeleri… Bu saydığım gökcisimler de Dünya’dan binlerce ışık yılı uzaktalar fakat aynı zamanda bu uzaklıklarını kompanse edecek bir büyüklüğe sahiptirler. Halka bulutsusu olarak da bilinen Messier 57, 1.3 ışık yıllık bir yarıçapa sahiptir. Aradaki uzaklık hala binlerce ışık yılı mertebesindedir fakat 1.3 ışık yılı o kadar büyük bir değerdir ki Halka Bulutsusu’na teleskop ile baktığımızda onu nokta olarak değil de gerçekten bir halka olarak görebiliriz.
İşte bu noktada yüzey parlaklığı kavramı işin içine girmeye başlıyor. Bir cisim gökyüzünde belirli bir alan kaplıyorsa, toplam parlaklığı yıldızlarda olduğu gibi bir noktaya toplanmamıştır, cismin kapladığı tüm alana yayılmıştır. Toplam parlaklığı eşit 2 cisimden daha geniş alan kaplayanı daha düşük bir yüzey parlaklığına sahiptir. Bunu şöyle bir analoji ile açıklayayım: elinizde bir bardak su olsun. Bu bardaktaki tüm suyu bir kovaya boşalttığınızı düşünelim. Bu durumda açıktır ki kovadaki toplam su miktarı ile bardaktaki toplam su miktarı eşittir. Fakat kova bardaktan çok daha geniş olduğu için suyun yüksekliği daha az olur. Bu benzetmede toplam parlaklık toplam su miktarına, su yüksekliği ise yüzey parlaklığına denk geliyor. Biraz da gökbilimden örnek vermek gerekirse Fırıldak Gökadası(M101)’nın toplam parlaklığına sahip bir yıldız bir şehir merkezinden rahatlıkla dürbünle gözlenelebilir. Fakat M101’i görebilmek çok daha zordur: yaklaşık 25 cm çapında bir teleskopa kullanmak gerekiyor. Aradaki farkın sebebi yıldızın tüm parlaklığını bir noktada yoğunlaştırmasına rağmen gökadanın parlaklığının kapladığı alana dağıtmış olmasıdır.
Işık Kirliliği ve Yüzey Parlaklığı
Peki o zaman neden daha düşük yüzey parlaklığına sahip cisimler ışık kirliliğinden daha fazla etkilenir? Yanıtı tam olarak açıklayabilmem için “kontrast” denen kavramı kullanacağım. Kontrast’ın birçok farklı teknik tanımı olabilir ama genel olarak geldiği anlam, bir cismin bulunduğu arkaplana nazaran ne kadar belirgin göründüğüdür. Genel olarak kontrastın yüksek olabilmesi için cismin arkaplandan farklı renk,parlaklık veya desene olması gerekir. Mavi bir masa örtüsü üzerine mavi bir top koyarsanız, top ile arkaplan yani örtü arasındaki kontrast düşük olur ve top zor seçilir. Zaten askeri kamuflajın da amacı arkaplana benzer renkte ve desende kıyafet giyip düşmanlarca tespit edilmeyi zorlaştırmaktır. Aynı şekilde bir cismi kendisine yakın bir parlaklığı olan ortamda çok daha zor seçebiliriniz. Bir cep telefonunu gün ışığı altında kullanmanın daha zor olmasının sebebi budur: gün ışığı ile ekran parlaklığı arasındaki kontrast düşüktür.
Işık kirliliği gökyüzünün arkaplan parlaklığını arttırır. Önceden belirttiğim gibi arkaplanın yüzey parlaklığı ile gökcisminin yüzey parlaklığı ne kadar yakınsa, cisim o kadar zor seçilir. Burada önemli bir not düşeyim: önemli olan şey cismin toplam parlaklığının ile gökyüzünün toplam parlaklığının arasındaki fark değildir. Önemli olan şey yüzey parlaklığı farkıdır. Yıldızların yüzey parlaklığı yüksek olduğu için gökyüzü ile aralarında yüksek yüzey parlaklığı farkı vardır, kontrastları daha yüksektir ve daha belirgin görünürler. Gökada ve bulutsuların yüzey parlaklıkları zaten düşüktür bir de üstüne gökyüzünün yüzey parlaklığını arttıran ışık kirliliğini eklersek neredeyse seçilemez hale gelirler. Bu sebepten dolayı gökadaları ve bulutsular ışık kirliliğinden çok daha fazla etkilenirler.
Işık Kirliliğinin Geleceği
Dünya savaşı veya insanlığı geriye götürecek başka bir olay meydana gelmez ise ışık kirliliği kademeli olarak artacak. Sonuçta Dünya’nın nüfusu artıyor, şehirler genişliyor… Daha büyük ve daha kalabalık şehirler daha çok ışık yayacak ve bu da ışık kirlilik problemini arttıracak. Ayrıca ışıklandırma sistemlerindeki değişimler de bu kirliliğin artışını hızlandıracakmış gibi duruyor. Son 10 yılda yaygınlaşan LED aydınlatma, geleneksel HPS ve LPS lambalarından çok daha fazla ışık kirliliği yaratıyor. Bunun sebebi mavi ışığın çok daha fazla kırınıma uğraması ve LED’lerin de tayfında daha fazla mavi ışık bileşeni içermesi olarak gösterilebilir. Gerçekler acıdır…
Kapak Fotoğrafı: NASA Earth Observatory image and animation by Robert Simmon, using Suomi NPP VIIRS data provided courtesy of Chris Elvidge (NOAA National Geophysical Data Center). Suomi NPP is the result of a partnership between NASA, NOAA, and the Department of Defense. Caption by Mike Carlowicz.
Hazırlayan: Timur Öner
İTÜ Astronomi Kulübü Üyesi